Colorantes y óxidos cerámicos: guía completa de colores

El carbonato de cobalto no es azul en la bolsa. El polvo llega con un aspecto lavanda rosado, y solo se vuelve azul intenso después de disolverse en el esmalte fundido dentro del horno.

Esa única sorpresa de la química explica la mayoría de los misterios del color en la cerámica. Esta guía cubre todos los colorantes y óxidos cerámicos clásicos, incluidos el hierro, el cobalto, el cobre, el manganeso, el cromo, el rutilo, el titanio, el níquel, el vanadio, el estaño, los opacificantes de circón y las manchas fabricadas estilo Mason, junto con las temperaturas de cocción, los porcentajes de adición, los efectos de la atmósfera y el manejo seguro en el estudio para cada uno de ellos.

¿Qué son los colorantes y óxidos cerámicos?

Un colorante cerámico es cualquier materia prima que se añade a un esmalte, engobe o pasta cerámica únicamente para cambiar su color cocido. Los colorantes clásicos son óxidos y carbonatos metálicos, y se diferencian de la pintura en un aspecto esencial: el color del polvo no significa casi nada hasta que se disuelve en el vidrio a alta temperatura.

Los óxidos son compuestos puros de metal más oxígeno, como el óxido de hierro rojo (Fe2O3) o el óxido de cobre (CuO). Los carbonatos, como el carbonato de cobre o el carbonato de cobalto, transportan el mismo metal dador de color unido al carbono y al oxígeno, y lo liberan durante la cocción a medida que el gas escapa.

En Clay and Glazes for the Potter, Daniel Rhodes explica que un colorante es técnicamente un ingrediente del esmalte como cualquier otro, no un recubrimiento superficial que se asienta en la parte superior. El vidrio fundido bloquea los átomos metálicos disueltos en su estructura, razón por la cual el color sobrevive a los lavados, al uso y a siglos bajo tierra.

Una mancha cerámica es un animal completamente diferente. Las manchas son pigmentos fabricados en fábrica en los que los fabricantes calcinan (pre-fierran) óxidos colorantes junto con estabilizadores como el circonio, el estaño o la alúmina hasta que forman cristales inertes que resisten los ataques del horno.

La distinción práctica importa cuando vas de compras. Los óxidos crudos son baratos, fuertes y temperamentales, mientras que las manchas cuestan más por libra, pero ofrecen el mismo color lote tras lote, independientemente de los pequeños cambios de cocción.

¿Cómo crean los óxidos metálicos el color cocido?

Los óxidos metálicos crean color al absorber y reemitir la luz de los electrones dentro del vidrio del esmalte fundido. La longitud de onda específica absorbida depende de qué metal esté presente y qué carga eléctrica lleven sus átomos después de la cocción, razón por la cual el mismo óxido puede parecer varios colores diferentes.

Robin Hopper abre The Ceramic Spectrum con el principio de que el color cocido proviene de la química, no de las etiquetas de los suministros de arte. Un esmalte azul es azul porque iones metálicos específicos se asientan en la red de vidrio, no porque nadie haya teñido nada.

El mecanismo funciona a través de transiciones de electrones. La luz incide en la superficie del esmalte, los electrones de los átomos metálicos absorben ciertas bandas de energía y su ojo registra las longitudes de onda que rebotan.

El hierro muestra el mecanismo con mayor claridad. En un horno eléctrico lleno de oxígeno, el hierro permanece férrico (Fe2O3, también escrito Fe3+), y refracta tonos ámbar, miel y óxido.

En un horno de combustible sin oxígeno, ese mismo hierro pierde un átomo de oxígeno y se convierte en ferroso (FeO o Fe2+), que actúa como fundente y dispersa la luz en longitudes de onda azul-verde que el ojo lee como celadón.

En términos sencillos: la atmósfera del horno hace cambiar al hierro entre dos estados químicos, y esos dos estados pintan dos familias de colores completamente diferentes a partir de una bolsa gris de polvo.

La condición que controla este cambio es la atmósfera más la temperatura. La química de reducción entre aproximadamente el cono 010 (1634 °F / 890 °C) y el cono 10 impulsa la conversión de Fe3+ a Fe2+, mientras que los hornos eléctricos que se queman en oxidación limpia no pueden producirla independientemente de la receta del esmalte.

El modo de falla es el tiempo. Si inicia la reducción demasiado tarde, por encima del cono 6 (2232 °F / 1222 °C), la superficie del esmalte ya se ha sellado y atrapa principalmente Fe3+, dejando un resultado amarillo-ámbar indistinguible de una cocción por oxidación.

El catálogo completo de colorantes: a qué se quema cada químico

Los siete colorantes clásicos más las familias de manchas manufacturadas a continuación representan esencialmente todos los colores que un ceramista de estudio puede mezclar. Compárelos uno al lado del otro antes de profundizar en cada familia de colores.

La matriz a continuación le permite comparar las tasas de adición típicas, los resultados de oxidación y reducción, los niveles de costo y las precauciones de manipulación en las ocho familias de colorantes principales a la vez.

Azules y celadones: óxido de cobalto, carbonato de cobalto y hierro reducido

El cobalto es la fuente de azul más confiable en toda la cerámica, y el 0.25 por ciento de carbonato en una base transparente ya se lee como un azul polvo suave. Suba al 0.5 por ciento para un azul medio, al 1 por ciento para un azul real y deténgase antes del 1.5 por ciento, donde los azules colapsan hacia el negro marino.

El carbonato de cobalto y el óxido de cobalto se diferencian principalmente en la fuerza y la dispersión. El carbonato se dispersa más fácilmente y colorea de manera uniforme, mientras que el óxido ofrece aproximadamente entre una vez y media y dos veces la potencia por gramo y se adapta a los mates rígidos donde el carbonato apenas se funde.

Ambas formas tienen precios dolorosos, por lo general de $30 a $70 por libra al por menor, sin embargo, una sola libra coloreó miles de lotes de prueba porque las dosis son inferiores al 1 por ciento en peso.

Si mezclas esmaltes desde cero, un frasco de una libra de carbonato de cobalto es el cálculo de suministro de por vida que la mayoría de los estudios eventualmente hacen.

El hierro te da una segunda familia de azul más barata: el celadón. Dos por ciento de óxido de hierro rojo en una base brillante y fluida cocida a cono 10 (2345 °F / 1285 °C) en reducción produce el color jade pálido apreciado desde la China de la dinastía Song.

El dos por ciento suena diminuto al lado del diez por ciento utilizado en el tenmoku, y lo es, porque en reducción el hierro se convierte en FeO y actúa como fundente inundando todo el esmalte de manera uniforme en lugar de asentarse en parches.

En términos sencillos: el cobalto pinta de azul en cualquier horno jamás fabricado, mientras que el hierro solo pinta de azul verdoso cuando la atmósfera de su horno le roba el oxígeno primero.

El modo de falla para los principiantes es asumir que los azules de cobalto y hierro son intercambiables. Hornee el celadón de cobalto al estilo de la oxidación y simplemente obtendrá azul, pero espere que el hierro se vuelva azul en su horno eléctrico y obtendrá tostadas.

Verdes y turquesas: carbonato de cobre y óxido de cromo

El carbonato de cobre es el verde de batalla, y del 2 al 3 por ciento en un esmalte de oxidación de cono 6 se ubica directamente en el territorio del turquesa al jade. Mueva el mismo esmalte a un horno de reducción de gas y el color abandona el verde por completo para dar paso al rojo sangre de buey, una de las inversiones de atmósfera más dramáticas en cerámica.

Las matemáticas de las partes por millón (ppm) detrás de los rojos de cobre son famosas: tan solo 0.5 por ciento de cobre con 2 a 3 por ciento de estaño, cocido en una fuerte reducción de cono 8 a 10 iniciada por el cono 010, reproduce los rojos sangre de buey de las porcelanas de la dinastía Qing.

El óxido de cromo es la alternativa estable cuando se necesita un verde que se niega a moverse. La mitad de un porcentaje de Cr2O3 mantiene un verde de tono medio a través de cocciones de oxidación desde el cono 04 hasta el cono 10 sin casi ninguna deriva.

Sin embargo, el cromo conlleva una pizca de etiqueta química. Queme cualquier esmalte que contenga cromo en la misma carga de horno que los blancos opacificados con estaño y el cromo aerotransportado se redeposita como rubor rosa salmón en macetas vecinas.

Linda Bloomfield, científica de materiales y autora de Colour in Glazes, señala que muchas sorpresas de estudio atribuidas a malos lotes son en realidad contaminación cruzada entre colorantes volátiles que comparten una atmósfera de horno.

Si una superficie de cocción de metal de cobre es lo que imagina cuando escucha esmalte de cobre, los materiales son mundos diferentes, y nuestra comparación de cerámica contra cobre como utensilios de cocina los separa limpiamente.

El maridaje práctico del cobre y el rutilo merece un marcador: 1 por ciento de carbonato de cobre más 3 a 4 por ciento de rutilo en una base fluida de cono 6 construye la famosa familia azul flotante de esmaltes variados.

El mecanismo es la separación de fases, donde las vetas ricas en titanio se niegan a mezclarse completamente con el vidrio circundante y le entregan una neblina azul flotante en un estante enfriado lentamente.

Las condiciones son estrictamente importantes aquí. El efecto necesita un enfriamiento programado lento, aproximadamente de 150 a 300 °F por hora hacia abajo a través de los 400 grados superiores, o las rayas nunca tuvieron tiempo de juntarse.

Rosas, púrpuras y malvas: rosa de cromo, estaño y manganeso

El rosa de estaño y cromo es el aristócrata de los rosas de estudio, y se forma solo cuando alrededor del 0.5 por ciento de cromo se encuentra con el 4 al 5 por ciento de óxido de estaño en una base brillante rica en calcio, cocida en oxidación con un enfriamiento lento. Según la literatura sobre pigmentos del fabricante de productores como Mason Color Works, el rosa en realidad se desarrolla como un diminuto compuesto cristalino, óxido de estaño dopado con cromo, que se precipita a medida que el esmalte se enfría a través de aproximadamente 1750 °F.

El zinc mata este rosa mortalmente, por lo que una receta de estaño y cromo en una base pesada de zinc se vuelve gris en su lugar. Mantenga los claros de zinc lejos de sus pruebas rosadas y doble su receta base hacia el blanco de España y el feldespato en su lugar.

El dióxido de manganeso ofrece el camino económico hacia el territorio púrpura en sus propios términos. Del 4 al 6 por ciento en una base mate de cono 6 produce malva polvoriento y marrones nuez moscada, mientras que empujar el 10 por ciento o más, luego enfriar lentamente, produce superficies de peltre metálico ahumado.

El brillo metálico son cristales de manganeso metálico reales que florecen en la superficie de enfriamiento, y la condición es el tamaño de partícula más la velocidad de enfriamiento, razón por la cual el manganeso granular concentra el efecto mejor que el polvo fino.

El modo de falla con el manganeso es casi siempre la seguridad, no el color. La biblioteca de referencia de Digitalfire marca el polvo de manganeso como una neurotoxina de inhalación crónica, así que maneje cada formulación con un respirador ajustado, nunca barra derrames en seco y considere confinar las superficies de manganeso metálico al trabajo escultórico.

Una selección presupuestaria preliminar es el polvo de dióxido de manganeso vendido para uso cerámico, que se califica más fino que los grados metalúrgicos y se dispersa previsiblemente en suspensiones de esmalte.

Marrones, negros, tostados y motas: la familia del hierro y colorantes granulares

El hierro es el colorante más utilizado en la tierra por una buena razón, desde el beige pálido al 1 por ciento hasta el ámbar miel al 4 por ciento y el negro marrón tenmoku saturado al 8 al 14 por ciento. El moteado de aceite, el moteado dorado apreciado en los tazones temmoku asiáticos, aparece cuando los esmaltes espesos de alto contenido de hierro se enfrían lo suficientemente lentamente como para que los cristales de Fe2O3 vuelvan a crecer en la superficie.

Los colorantes granulares extienden esta familia al moteado. El óxido de hierro rojo granular, la ilmenita y el manganeso granular son partículas gruesas, de aproximadamente 35 mallas y más grandes, que sobreviven como puntos discretos dentro del esmalte fundido en lugar de disolverse por completo.

El mecanismo es la física de partículas directa: cuanto mayor es el grano, más tiempo necesita el fundente para disolverlo, por lo que la mota sobrevive como una isla no disuelta dentro del vidrio.

La condición que controla la visibilidad de las motas es la temperatura máxima más el tamaño de grano, y el modo de falla es predecible en ambas direcciones. Queme demasiado caliente, cono 9 más contra granulares finos, y las motas se derriten por completo, dejando una decepción que la gente culpa al proveedor.

Vaya demasiado grueso o cargue demasiado pesadamente, por encima del 8 por ciento aproximadamente, y los granos desgarran picaduras y agujeros de alfiler en la superficie a medida que se des gasifican durante la fusión.

Los cuerpos de gres beige moteados confieren en el mismo truco en la etapa de arcilla, donde proveedores como Laguna y Standard Ceramic muelen manchas de hierro en el propio cuerpo, por lo que su esmalte simplemente flota sobre una constelación que se quema.

Nota de abastecimiento: la consistencia de la pieza oscura moteada depende en gran medida de el óxido de hierro rojo granular vendido por grado de malla en lugar de una arena no especificada que varía de una bolsa a otra.

El óxido de níquel acecha en el borde de esta familia, produciendo grises, verde salvia y inesperados grises azules con solo 1 a 3 por ciento. La página de materiales de Digitalfire sobre el níquel lo califica como uno de los colorantes menos predecibles en uso común, cambiando de carácter por completo entre las bases.

Amarillos, naranjas y rojos brillantes: vanadio y manchas de cromo, rutilo y la cuestión del cadmio

El amarillo brillante verdadero es prácticamente imposible solo con óxidos crudos, razón por la cual las manchas fabricadas ganaron este rincón de la paleta hace generaciones. Las manchas amarillas modernas son cristales de dióxido de circón cultivados con vanadio o praseodimio encerrados en la red cristalina, una familia lo suficientemente estable como para sobrevivir al cono 10 en muchos casos.

Anthony Bourdain dijo una vez que la cocina de nadie necesita un tomate de treinta y una dólares, pero las manchas de cadmio encapsulado de todos modos mantienen ese honor como los colorantes principales más caros del mercado, comúnmente de $25 a $45 por libra.

Use aproximadamente del 10 al 15 por ciento de mancha de inclusión en una base transparente para alcanzar el rojo de camión de bomberos, el naranja de cono de tráfico o el amarillo de yema de huevo, y confirme en la hoja del fabricante que su mancha específica está clasificada para su cono antes de comprometerse con un lote de producción.

No inventé nada sobre su construcción. La encapsulación, comercializada por fabricantes de pigmentos industriales como Ferro Corporation, envuelve cristales microscópicos de seleniuro de sulfuro de cadmio dentro de una cubierta protectora de silicato de circón formada a su alrededor durante la fabricación.

El trabajo del horno presiona contra la trampa de falla aquí. La cáscara de sellado se mantiene unida hasta aproximadamente el cono 6, pero sube más allá del cono 7 o empuja una reducción pesada y la cáscara se degrada primero en tonos de ladrillo opaco, luego en cadmio liberado peligroso.

Regla práctica para los estudios no industriales: compre colorantes encapsulados de proveedores comerciales, nunca intente formular cadmio crudo o cromato de plomo usted mismo, y ventile bien cualquier cocción en horno de esmaltes de inclusión conocidos.

En el lado suave de la paleta, el rutilo ofrece tostados de avena y oros de paja al 4 al 8 por ciento sin ninguna química de manchas en absoluto, ya que es simplemente mineral de titanio natural que lleva suficiente hierro para manchar su crema con cálidas bandas de caramelo.

El vanadio en su forma de pentóxido puro es genuinamente tóxico, que es exactamente por qué la práctica industrial lo une a la red de manchas de circón, donde es insoluble por diseño según la entrada de Hamers sobre las manchas en The Potter’s Dictionary of Materials and Techniques.

La lista de compras de rojo realista para un estudio en casa prioriza la seguridad sobre la síntesis: una bolsa de rutilo de grado cerámico para tonos cálidos, y subesmaltes rojos comerciales certificados legalmente por la tradición siempre que la cuota de tazas navideñas deba cumplirse sin una licencia de química.

Este barrido de marrones a rojos demuestra una ley general incómoda del color de los esmaltes, que vale la pena memorizar antes de gastar nada.

¿Cuánto colorante debes agregar a un esmalte?

Cada respuesta de colorante en la cerámica comienza con el mismo denominador: trate todas las adiciones como un porcentaje en peso del lote de esmalte seco. Un por ciento en un lote de prueba de 100 gramos equivale exactamente a 1 gramo de carbonato de cobalto tamizado en 100 gramos de materiales de esmalte seco medidos.

El educador de química cerámica Ceramic Materials Workshop inculca el hábito de los 100 gramos en los estudiantes porque los porcentajes se mantienen consistentes al escalar. El porcentaje evita las conjeturas comunes de los principiantes de cucharaditas y pizcas, que se duplican a sí mismas en sobredosis más rápido de lo que la gente imagina.

Diferentes colorantes llevan techos de fuerza salvajemente diferentes. El cobalto se satura cerca del 1.5 por ciento, el cobre deja de comportarse por encima del 5 por ciento y el hierro traga dosis tan altas como 12 o incluso 15 por ciento antes de rechazar más color.

Las mezclas de líneas disciplinan el juego de adivinanzas. Divida un esmalte base en dosis de colorantes clasificadas, digamos azulejos de 0, 1, 2, 4, 6, 8 y 10 por ciento, y quémelas juntas para ver un arco de color limpio subir y saturarse en un solo estante.

La cuadrícula a continuación convierte esos arcos en puntos de partida numéricos para que aterrice dentro del rango de cocción en su primer intento en lugar de su quinto.

Pasarse de la raya conlleva consecuencias más allá de la intensidad. El exceso de cobalto florece en charcos negros atrapados en las grietas, el exceso de cobre se desprende en costras negras escamosas y el exceso de cromo simplemente platea el interior del horno con manchas verdes en las siguientes diez cargas.

Atmósfera de cocción, tipo de horno y los colores que permiten

La atmósfera controla el color con la misma firmeza que la química, porque lo que la atmósfera del horno hace a cada átomo de metal decide qué ión sobrevive a la fusión. Los hornos eléctricos que se queman en oxidación limpia preservan el hierro férrico, el cobre cúprico y los estados estables de manganeso, mientras que los hornos de gas, madera y petróleo en reducción eliminan el oxígeno y reescriben la paleta.

La documentación del cono de The Orton Foundation enmarca silenciosamente el límite práctico: cualquier número de cono alcanzado por cualquier combustible todavía depende tanto de la temperatura como de la atmósfera que suministra el trabajo de calor, por lo que el color se desliza y cambia junto con todo lo demás.

El cobre ejemplifica la doble personalidad. En la oxidación se mantiene verde, turquesa o verde botella por encima de aproximadamente el 2 por ciento de carbonato, y en una atmósfera reductora iniciada a más tardar en el cono 010 se convierte en rojos de óxido cuproso.

Los propietarios de hornos eléctricos no pueden fingir esto solo con la receta. Las cocciones de oxidación en el hogar carecen por completo de la química del monóxido de carbono, y perseguir el rojo de cobre arrojando porcentajes más altos falla a escalas del 6 por ciento en lugar de florecer.

En términos sencillos: los hornos de leña y gas pueden robar átomos de oxígeno a mitad de la cocción, y ningún elemento eléctrico puede hacerlo, sin importar lo que prometa cualquier intercambio de recetas.

La trampa inversa también atrapa a los veteranos de la reducción. El cromo volatiliza el vapor verde en una reducción pesada y estabiliza el metal de pistola, por lo que los ceramistas con mentalidad de estabilización queman verdes de cromo de manera eléctrica.

El tipo de horno también fija qué conos alcanzan de manera confiable. Los pequeños hornos eléctricos de prueba que corren hacia el cono 06 a 1830 °F (999 °C) ejecutan engobes de baja temperatura coloreados por hora, mientras que un horno de leña trepador cruzado por encima del cono 10 en busca de superficies de ceniza rinde el cobre por completo.

Diferentes combustibles, arcillas y atmósferas se combinan con las opciones de color, y los lectores que desentrañan esas dependencias capa por capa pueden extenderse a nuestro análisis profundo sobre materias primas y colorantes en recetas de cono 6 y cono 10.

La temperatura por sí sola también dobla las respuestas individuales de los colorantes. Los marrones de manganeso se fotografían más opacos en cada paso de cono, las manchas de cadmio encapsulado se retiran por el cono 7, y el amarillo de praseodimio se encoge hacia adelante a través del cono 10 sin parpadear.

Para la mayoría de los lectores, la conclusión práctica se reduce a una regla de trabajo: combine la foto de su esmalte de ensueño con el horno que realmente lo produjo, o las decepciones de color llegan luciendo las huellas dactilares de la química.

¿Qué colorante deberías elegir primero?

Elegir se vuelve simple cuando solo dos preguntas importan en secuencia: qué puede disparar su equipo y qué color desea realmente tener en el estante terminado. Responda a ambas con honestidad y el catálogo anterior reduce miles de permutaciones a una sola bolsa de polvo inicial sensata.

Este selector recorre esas dos preguntas al instante, sugiriendo un colorante probado o una familia de manchas adaptada a su rango de cocción real y paleta deseada.

Cualquiera que sea la rama en la que haya aterrizado arriba, trate su sugerencia como el punto de partida de un ciclo de prueba en lugar de una receta grabada en piedra. Las cuadrículas de porcentaje y los detalles del catálogo anteriores en esta guía le indican en qué dirección doblar cada receta una vez que los primeros azulejos respondan.

Óxidos crudos versus manchas manufacturadas: ¿cuándo deberías pagar más?

La elección entre óxidos crudos y manchas manufacturadas divide cada decisión de color en una compensación entre el carácter y la repetibilidad. Las manchas existen precisamente porque las fábricas resolvieron los tres problemas que los óxidos crudos entregan a los estudios: deriva de la pureza, sensibilidad atmosférica y documentación de seguridad alimentaria.

Según los Hamers en The Potter’s Dictionary of Materials and Techniques, una mancha preparada se define por su estructura calcinada y fritada que hace que el metal colorante sea esencialmente insoluble dentro del esmalte cocido. Esa insolubilidad es por qué un rosa Mason se quema rosa en Seattle este mes y en Osaka el próximo mes con resultados idénticos.

El dinero cambia el argumento en los extremos. El cobalto carbonatado a dosis potentes cuesta centavos por lote a pesar de los aterradores precios de los frascos por libra, mientras que una mancha azul cielo de intensidad equivalente necesita una adición del 8 por ciento de una libra de doce a veinte dólares y no ofrece nada extra excepto indiferencia hacia los cambios de humor de su horno.

Aquí está la economía práctica en una frase: pruebe los tonos exóticos pagando por frascos pequeños de manchas y construya paletas de producción cotidianas a partir de bolsas a granel de óxidos.

Los artículos funcionales inclinan el argumento de las manchas con más fuerza. Los fabricantes publican datos de pruebas de lixiviación y certificación ACMI AP (Producto Aprobado) para sus líneas de manchas, certificando la toxicología revisada y los estándares de etiquetado por un toxicólogo certificado por la junta bajo el programa del Art and Creative Materials Institute.

Ningún certificado equivalente existe para la bolsa aleatoria de dióxido de manganeso que mezcló a ojo a medianoche, y los examinadores que encuentren el rosa ayer versus el gris hoy no certificarán su improvisación retroactivamente.

El carácter es el contraargumento honesto. Los óxidos crudos responden melancólicamente a cada explosión de refresco, parpadeo de llama y enfriamiento lento, y esa capacidad de respuesta regala a los hornos atmosféricos su legendaria sangre vital superficial que ninguna mancha imita.

Los plazos de producción, las facturas de gas de las recocciones y los clientes mayoristas que esperan que la taza comprada en marzo coincida con la reordenada en noviembre obligan a la conclusión inversa, así que reconozca a qué cliente está sirviendo antes de pesar el primer gramo.

Un derrame preliminar de la estrategia de abastecimiento se aplica en cualquier lugar de esta compensación: domine a escala de estudio las decisiones de preparación de esmaltes entre la mezcla de estudio y las opciones listas para usar antes de que las opciones de color compliquen la logística.

Cómo probar un nuevo colorante, paso a paso

El desarrollo profesional del color sigue el mismo puñado de etapas disciplinadas, ya sea que esté probando cobalto el martes o diseñando el juego de bodas para agosto. El escalonador a continuación secuencia todo el primer ciclo de prueba desde el etiquetado de las losetas hasta la evaluación cocida, dimensionado para una tarde libre más una carga de horno.